AP 1: Biogassprosess og oppkonsentrering av næringsstoffer

Næringsrike avfallsressurser inneholder ofte store mengder vann. Hvis avfallet ikke kan brukes lokalt, må det transporteres. Transport uten først å redusere vanninnholdet er kostbar og lite bærekraftig.

Ved mekanisk avvanning vil viktige plantenæringsstoffer som ammonium (NH₄⁺) og kalium følge væskefasen. Binding og oppkonsentrering av løste næringsstoffer med bruk av sorbenter kan derfor være en løsning for en mer bærekraftig utnyttelse av næringsstoffene.

En annen mulighet for oppkonsentrering av løste næringsstoffer er bruk av alger som tar opp næringsstoffene når de dyrkes i slikt avfall.

Sorbenter

Sorbenter er materialer som kan fange andre stoffer på overflaten. 

Sorbenter som kan adsorbere NH₄⁺ kan være en løsning for biogassprosesser, der nitrogenrike råstoffer brukes som substrat. Eksempler er fiskeslam og fiskeensilasje som har så høy ammoniumkonsentrasjon at de mikrobielle prosessene i biogassreaktoren inhiberes.

Figur 1 nedenfor gir en oversikt over de ulike metodene vi brukte for å bestemme og vurdere adsorpsjonskapasiteten til adsorbenter i flytende organiske fraksjoner.

Det finnes mange ulike typer sorbenter. De har ulik evne til å binde og frigi næringsstoffer. I tillegg til å ha god evne til å binde næringsstoffer, er det også viktig at sorbentene kan frigi de adsorberte næringsstoffene når de skal brukes som gjødsel.

Ettersom organiske avfallsstrømmer har ganske lav økonomisk verdi når det brukes som gjødsel, må kostnadene knyttet til behandlinger og oppgraderinger være tilsvarende lave. Vi har brukt den leirebasert adsorbenten zeolitt i forsøkene våre siden dette er en relativt billig sorbent.

Mikroalger

Mikroalger er mikroskopiske organismer, hovedsakelig akvatiske, som kan utføre oksygenbasert fotosyntese på samme måte som planter, dvs. at de henter det meste av energien fra lys og kan bruke CO₂ som karbonkilde (Figur 2).

I naturen har mikroalger sammen med landbaserte planter den svært viktige funksjonen med å resirkulere næringsstoffer gjennom å konvertere uorganiske molekyler til organiske molekyler med høyere energiinnhold, og disse kan da benyttes av for eksempel dyr og mennesker (karbohydrater, proteiner).

Fordelen ved mikroalger sammenlignet med landplanter når det gjelder et teknisk rensesystem, er det at de er suspendert i vann og dermed enklere kan integreres i et eksisterende teknisk system, som for eksempel et vannrenseanlegg.

Dyrking av mikroalger er en mulig metode for å oppkonsentrere næringsstoffer fra flytende avfallsstrømmer, akkurat slik det skjer i naturen (f.eks. algeoppblomstringer, som er et heller uønsket fenomen).